DE3314156A1 - Method of coating disc-shaped semiconductor substrates with photoresist - Google Patents

Abstract

In a method of coating disc-shaped semiconductor substrates with photoresist in which first one flat side of the substrate is completely covered with resist, after coating, the resist is again removed from an annular peripheral zone of the flat side and from the end face of the substrate. During the subsequent processing operations, resist particles which peel off the substrate edge are thereby prevented from reaching the substrate surface or contaminating devices.

Description

Verfahren zur Beschichtunc scheibenförmiqer Halbleiter-Process for coating disk-shaped semiconductor

substrate mit Photolack Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung scheibenförmiger Halbleitersubstrate mit Photolack, wobei eine Flachseite des Substrats zunächst vollständig mit Lack bedeckt wird.Substrates with photoresist The invention relates to a method for coating disk-shaped semiconductor substrates with photoresist, one flat side of the substrate is first completely covered with varnish.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen werden in Masken fixierte Strukturen auf photolithographischem Wege auf die Oberfläche von scheibenförmigen Halbleitersubstraten übertragen. Dabei müssen die Substrate wiederholt mit Photolack beschichtet werden. Üblicherweise verteilt man dazu den Lack durch Zentrifugalwirkung über die zu beschichtende eine Flachseite des schnell rotierenden Substrates. Bei der weiteren Behandlung der scheibenförmigen Substrate können nun Lackpartikel von der Randzone der beschichteten Flachseite und von der Stirnseite des Substrates leicht abplatzen. Sie können insbesondere auf die beschichtete Flachseite des Substrates gelangen und wirken dann dort bei den nachfolgenden Belichtungs-, Entwicklungs- und Atzprozessen maskierend. Außerdem kommt der Substratrand bei den nachfolgenden Prozessen in Berührung mit Vorrichtungsteilen, beispielsweise Transporthorden, Kalibrieranschlägen von Belichtungsanlagen oder Halteringen von Implantationsanlagen. Durch Ablagerung abgeplatzter Lacksplitter können diese Teile leicht verschmutzt werden, was wiederum eine Sekundärverschmutzung der Substratoberfläche durch Partikelverschleppung zur Folge hat.In the manufacture of semiconductor components and integrated circuits structures fixed in masks are photolithographically applied to the surface transferred from disc-shaped semiconductor substrates. The substrates must be repeatedly coated with photoresist. Usually you distribute the Lacquer by centrifugal effect over one flat side of the fast to be coated rotating substrate. In the further treatment of the disc-shaped substrates can now paint particles from the edge zone of the coated flat side and from the Slightly flake off the front of the substrate. You can especially look at the coated one Reach the flat side of the substrate and then act there in the subsequent exposure, Masking development and etching processes. In addition, the substrate edge comes with the subsequent processes in contact with device parts, e.g. transport trays, Calibration stops for exposure systems or retaining rings for implantation systems. These parts can easily become soiled by the build-up of flaked paint splinters which in turn results in secondary contamination of the substrate surface due to particle entrainment has the consequence.

Die Lacksplitter auf der Substratoberfläche und Ver- schmutzungen der Vorrichtungen führen aber zu einer Verminderung der Ausbeute bei den integrierten Schaltungen und anderen entsprechend hergestellten Halbleiterbauelementen.The paint splinters on the substrate surface and dirt of the devices lead to a reduction in the yield of the integrated ones Circuits and other correspondingly manufactured semiconductor components.

Aufgabe der Erfindung ist es, die durch abplatzende Lackteile auftretenden Störungen zu vermeiden.The object of the invention is to prevent the paint parts from flaking off To avoid interference.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Lack nach der Beschichtung von einer ringförmigen Randzone der Flachseite und von der Stirnseite des Substrates wieder entfernt wird.This is achieved according to the invention in that the paint after Coating of an annular edge zone of the flat side and of the front side of the substrate is removed again.

Die Breite der wieder vom Lack zum befreienden ringförmigen Randzone kann vorzugsweise etwa 1 bis 6 mm betragen. Bei einer lackfreien Randzone einer solchen Breite kann einerseits bei praktisch allen handelsüblichen Anlagen die Berührung von Vorrichtungsteilen mit der Lackschicht leicht vermieden werden. Andererseits wird die Ausnutzung der Substratoberfläche für die Bauelementherstellung nicht wesentlich beeinträchtigt.The width of the again from the lacquer to the liberating ring-shaped edge zone can preferably be about 1 to 6 mm. With a paint-free edge zone a Such a width can on the one hand in practically all commercially available systems the touch of device parts with the lacquer layer can easily be avoided. on the other hand the utilization of the substrate surface for component manufacture is not essential impaired.

Grundsätzlich kann die Breite der lackfreien Zone anlagen- und ebenenspezifisch variiert werden.In principle, the width of the paint-free zone can be system and level-specific can be varied.

Bevorzugt wird der Lack von der Randzone unmittelbar nach der Beschichtung wieder entfernt, ohne daß das Halbleitersubstrat dabei aus der Beschichtungsvorrichtung herausgenommen wird. Besonders günstig ist es, wenn der Lack mittels eines auf die ringförmige Randzone gerichteten Lösungsmittelstrahls abgelöst wird. Indem man das Substrat unter dem Lösungsmittelstrahl rotieren läßt, können die abgelösten Lackteile durch die Fliehkraft vom Substrat weggeschleudert werden. Die Scheibe kann dabei auf dem sogenannten Belackungschuck in der Belackungsanlage verbleiben, d.h. auf der drehbaren Haltescheibe, auf der sie bereits während der Belackung, beispielsweise durch Ansaugen mittels Unterdrucks, festgehalten wird. Vorzugsweise wird der Lösungsmittelstrahl tangential in Drehrichtung auf die Randzone mit einer etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit aufgespritzt. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Lösungsmittelstrahl auf die Flachseite des Substrates unter einem Winkel von etwa 5 bis 150 auftrifft. Die Relativgeschwindigkeit wischen der Oberfläche der Randzone und dem flach in Drehrichtung tangential auftreffenden Lösungsmittelstrahl ist bei dieser Vorgehensweise etwa gleich Null, wodurch störendes Wegspritzen von Lösungsmitteltröpfchen auf die übrige Scheibenoberfläche vermieden und eine sehr gleichmäßige Breite der lackfreien Randzone erzielt wird.The paint from the edge zone is preferred immediately after the coating removed again without the semiconductor substrate being removed from the coating device is taken out. It is particularly favorable if the paint is applied to the annular edge zone directed solvent jet is detached. By doing that If the substrate rotates under the solvent jet, the peeled paint parts can be thrown away from the substrate by centrifugal force. The disc can do it on the so-called Belackungschuck remain in the coating system, i.e. on the rotatable retaining disk on which it is already during the coating, is held for example by suction by means of negative pressure. Preferably the solvent jet is tangential in the direction of rotation to the edge zone with a flow speed corresponding approximately to the circumferential speed of the edge zone sprayed on. It has proven to be particularly advantageous if the solvent jet hits the flat side of the substrate at an angle of about 5 to 150. The relative speed wipe the surface of the edge zone and the flat in The direction of rotation of the tangentially impinging solvent jet is with this approach approximately equal to zero, which means that solvent droplets are sprayed away onto the Avoid remaining pane surface and a very even width of the paint-free Edge zone is achieved.

Eine weitere, allerdings aufwendigere Möglichkeit zur Befreiung der Randzone von Lack besteht darin, daß man diesen mittels eines auf die Randzone gerichteten Laserstrahles verdampft, indem man beispielsweise das Substrat unter dem Laserstrahl rotieren läßt.Another, albeit more complex, option to free the The edge zone of paint consists in that this is done by means of a device directed at the edge zone The laser beam is vaporized by, for example, placing the substrate under the laser beam can rotate.

Ferner kann man den Photolack von der Randzone auch auf photolithographischem Weg durch Belichten, Entwickeln und anschließendes Ablösen entfernen.Furthermore, the photoresist from the edge zone can also be photolithographically Remove path by exposure, development and subsequent peeling.

Bei Verwendung eines Wafersteppers kann man die Randzone mit Hilfe eines sie überstreichenden Ultraviolett-Lichtstrahls in einem gesonderten Belichtungsvorgang belichten. Nach Zentrierung und Vorjustierung auf dem Vorjustierchuck des Repeaters kann dazu das Substrat unter dem Lichtstrahl nochmals um 3600 gedreht werden. Das Drehen des Substrates und das Öffnen und Schließen der Belichtungsblende können beispielsweise über den Rechner des Repeaters gesteuert werden. Als Lichtquelle kann man eine Lampe mit UV-Anteil mit entsprechender Optik oder einen Ultraviolett-Laser verwenden.When using a wafer stepper, you can use the edge zone an ultraviolet light beam sweeping over them in a separate exposure process expose. After centering and pre-adjustment on the pre-adjustment chuck of the repeater To do this, the substrate under the light beam can be rotated again by 3600. That Turn of the substrate and the opening and closing of the exposure diaphragm can, for example can be controlled via the repeater's computer. A lamp can be used as a light source with UV component with appropriate optics or use an ultraviolet laser.

Bei Projektionsbelichtung, bei welcher die gesamte lackbeschichtete Flachseite des Substrates mittels einer Maske gleichzeitig belichtet wird, kann man gleichzeitig auch die Randzone belichten, wenn die Maske eine entsprechende Randzone aufweist. Zur Entfernung des Lackes von der Randzone ist dann kein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich.In the case of projection exposure, in which the entire varnish-coated Flat side of the substrate is exposed simultaneously by means of a mask, can you also expose the edge zone at the same time, if the mask has a corresponding Has edge zone. There is then no additional process to remove the paint from the edge zone Work step required.

Gegenüber der Entfernung des Lackes unmittelbar nach der Belichtung des Substrates hat die photolithographische Entfernung des Lackes allerdings den Nachteil, daß das Substrat bei den zum Entwickeln und Auflösen der Lackschicht erforderlichen Verfahrensschritten bereits Vorrichtungsteile berühren muß und schon dabei Lackteile abplatzen und zu Verunreinigungen führen können.Compared to the removal of the varnish immediately after exposure of the substrate, however, the photolithographic removal of the lacquer has the Disadvantage that the substrate is necessary for developing and dissolving the lacquer layer Process steps must already touch device parts and even paint parts can flake off and lead to contamination.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung noch näher erläutert werden: Eine mit Photo lack zu beschichtende Siliciumscheibe mit 10 cm Durchmesser wird zunächst auf den Belackungschuck einer Belackungsanlage aufgelegt und dort durch Saugwirkung festgehalten. Auf die Mitte der Siliciumscheibe wird dann die zur Belackung erforderliche Menge eines Photolackes, beispielsweise eines handelsüblichen Positivlackes, aufgebracht und anschließend die Scheibe mit 3000 Umdrehungen pro Minute 15 Sekunden lang rotieren gelassen, so daß sich der Lack gleichmäßig über die nach oben gerichtete Flachseite der Scheibe verbreitet. Als unerwünschter Nebeneffekt wird außerdem auch die Stirnseite der Scheibe mit Lack überzogen.The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment A silicon wafer with a diameter of 10 cm to be coated with photo lacquer is first placed on the coating shoe of a coating system and there held by suction. The The amount of photoresist required for coating, for example a commercially available one Positive varnish, applied and then the disc with 3000 revolutions per Let it rotate for 15 seconds so that the paint spreads evenly over it the after upward flat side of the disc widespread. as An undesirable side effect is also the face of the pane with lacquer overdrawn.

Etwa 5 mm über der Randzone der Scheibe ist eine Düse mit etwa 1 mm Durchmesser so angeordnet, daß ein durch die Düse gespritzter Lösungsmittelstrahl unter einem Winkel von etwa 10 Grad tangential in Drehrichtung auf die Randzone der nach oben gekehrten Flachseite der rotierenden Scheibe auftrifft. Der Lösungsmitteldruck wird so gewählt, daß der aus der Düse austretende Lösungsmittelstrahl mit einer Strömungsgeschwindigkeit auf die Randzone auftrifft, die etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entspricht. Bei einer Umdrehungszahl von 3000 Umdrehungen pro Minute und einem Scheibendurchmesser von 10 cm entspricht dies etwa einer Geschwindigkeit von 15,7 m/sec. Als Lösungsmittel wird vorzugsweise das im Lack selbst enthaltene Lösungsmittel verwendet, beispielsweise Dimethylformamid. Man läßt nun das Lösungsmittel etwa 1 bis 2 Sekunden lang auf die Randzone der rotierenden Scheibe auftreffen. Der Lack wird dabei durch das Lösungsmittel angelöst und durch die Fliehkraft von der etwa 2 bis 3 mm breiten ringförmigen Randzone der Scheibe weggeschleudert. Gleichzeitig werden auch Lackteile, die auf die Stirnseite der Scheibe geraten sind, weggeschleudert. Anschließend läßt man die Scheibe noch weitere 10 Sekunden lang zum Trocknen rotieren. Nach diesem Trocknungsvorgang ist die Randzone frei von Lösungsmittelresten.About 5 mm above the edge zone of the disc is a nozzle with about 1 mm Diameter arranged so that a jet of solvent sprayed through the nozzle at an angle of about 10 degrees tangential in the direction of rotation to the edge zone the upturned flat side of the rotating disk hits. The solvent pressure is chosen so that the solvent jet emerging from the nozzle with a Flow velocity impinges on the edge zone, which is approximately the circumferential speed corresponds to the edge zone. At a speed of 3000 revolutions per minute and a disc diameter of 10 cm, this corresponds approximately to one speed of 15.7 m / sec. The solvent contained in the paint itself is preferably used as the solvent Solvent used, for example dimethylformamide. The solvent is now left Hit the edge of the rotating disk for about 1 to 2 seconds. The paint is dissolved by the solvent and by the centrifugal force of the approximately 2 to 3 mm wide annular edge zone of the disc is thrown away. Simultaneously parts of the paint that have got onto the face of the window are also thrown away. The disk is then allowed to rotate for a further 10 seconds to dry. After this drying process, the edge zone is free of solvent residues.

Die beim Beschichten der Scheibe gewählte Umdrehung zahl kann im einzelnen vom speziell verwendeten Photolack abhängen. So wird man mit zunehmender Viskosität des Lackes die Umdrehungszahl erhöhen. Beim anschließenden Ablösen des Lacks von der Randzone ist dann darauf zu achten, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Halbleitersubstrates nicht so hoch wird, daß über der belackten Fläche des Substrates ein Unterdruck auftritt, der Lösungsmittelspritzer zur Substratmitte hin ansaugen kann. Dies kann man leicht dadurch vermeiden, daß man zum Ablösen des Lackes eine niedrigere Drehzahl wählt als zur Beschichtung der Scheibe mit Lack. Da auch mit zunehmendem Scheibendurchmesser die Umfangsgeschwindigkeit der Randzone ansteigt, kann es sich ferner empfehlen, bei Scheiben mit größerem Durchmesser die Drehzahl beim Ablösen des Lackes zu reduzieren.The number of revolutions selected when coating the disc can be specified in detail depend on the specific photoresist used. This is how you become with increasing viscosity increase the number of revolutions of the paint. When the paint is then removed from the edge zone is then on it to make sure that the speed of rotation of the semiconductor substrate is not so high that it is above the coated surface of the substrate If a negative pressure occurs, the solvent splashes suck up towards the center of the substrate can. This can easily be avoided by using a to remove the paint Select a lower speed than for coating the disc with paint. With that too with increasing pulley diameter the peripheral speed of the edge zone increases, It may also be advisable to increase the speed for disks with a larger diameter to reduce when removing the paint.

11 Patentansprüche11 claims

Claims (11)

Patentansprüche ) Verfahren zur Beschichtung scheibenförmiger Halbleitersubstrate mit Photolack, wobei eine Flachseite des Substrates zunächst vollständig mit Lack bedeckt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack nach der Beschichtung von einer ringförmigen Randzone der Flachseite und von der Stirnseite des Substrates wieder entfernt wird. Claims) Method for coating disk-shaped semiconductor substrates with photoresist, whereby a flat side of the substrate is initially completely covered with paint is covered, that is, that the paint is covered after the coating from an annular edge zone of the flat side and from the end face of the substrate is removed again. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Breite der ringförmigen Randzone etwa 1 bis 6 mm beträgt. 2. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c It should be noted that the width of the annular edge zone is approximately 1 to 6 mm. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack unmittelbar nach der Beschichtung entfernt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i n e t that the lacquer is removed immediately after the coating. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Lack mittels eines auf die ringförmige Randzone gerichteten Lösungsmittelstrahls abgelöst wird. 4. The method according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the lacquer by means of a solvent jet directed onto the annular edge zone is replaced. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Substrat unter dem Lösungsmittelstrahl rotieren gelassen wird. 5. The method according to claim 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c That is, the substrate is rotated under the solvent jet. 6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Lösungsmittelstrahl tangential in Drehrichtung auf die Randzone mit einer etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Randzone entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit aufgespritzt wird. 6. The method according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the solvent jet tangentially in the direction of rotation on the edge zone with a flow speed corresponding approximately to the circumferential speed of the edge zone is sprayed on. 7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Lösungsmittelstrahl auf die Flachseite des Substrats unter einem Winkel von etwa 5 bis 150 auftrifft.7. The method according to claim 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the solvent jet on the flat side of the substrate under a Angles of about 5 to 150. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack mittels eines auf die Randzone gerichteten Laserstrahls verdampft wird.8. The method according to any one of claims 1 to 3, d a -d u r c h g e it is not indicated that the lacquer is applied to the edge zone by means of a Laser beam is vaporized. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack von der Randzone auf photolithographischem Weg durch Belichten, Entwickeln und Ablösen entfernt wird.9. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the lacquer from the edge zone by photolithographic means by exposure, Developing and peeling is removed. 10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Randzone mit Hilfe eines sie überstreichenden Ultraviolettlichtstrahls in einem gesondertem Belichtungsvorgang belichtet wird.10. The method according to claim 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c n e t that the edge zone with the aid of a beam of ultraviolet light sweeping over it is exposed in a separate exposure process. 11. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Randzone zusammen mit der restlichen lackbeschichteten Flachseite des Substrats mittels einer eine entsprechende Randzone aufweisenden Maske belichtet wird.11. The method according to claim 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the edge zone together with the rest of the lacquer-coated flat side of the substrate exposed by means of a mask having a corresponding edge zone will.